Металлографические методы исследования . 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Металлографические методы исследования .



Качество металла – это его способность выполнять функции, необходимыепотребителю. Гарантии качества даются по результатам механических испытаний, неразрушающему контролю, контролю макро и микроструктуры. Часть требований входит в сдаточные нормы, другая часть устанавливается испытаниями для данной марки материала (усталостная прочность, трещиностойкость и др.). Перечень сдаточных норм определяется соглашением производителя и потребителя.

Методы исследования строения и свойств материалов интенсивно развиваются в связи с необходимостью иметь информацию о надежности материалов в процессе эксплуатации, причинах поломок и аварий изделий, об изменениях строения в процессе разработки новых сплавов или технологий их обработки.

Существует взаимосвязь между строением (структурой) и свойствами материалов. Под структурой понимают форму, размеры и взаимное расположение фаз в металлах и сплавах. Структурными составляющими сплава называют обособленные части сплава, имеющие одинаковое строение и характерные особенности. Фаза- однородная часть системы, отделенная от других частей поверхностью раздела при переходе через которую скачкообразно меняется состав или строениие. При изучении строения металла различают макроструктуру - строение металла, видимое невооруженным глазом или при небольшом увеличении 30-40 раз, и мик­роструктуру - строение металла, определяемое металлографи­ческими методами, т. е. с использованием различных типов микроскопов (оптических, электронных и ионных).

Изучение макро и микроструктуры металла. Макроструктуру металла изучают путем просмотра поверхно­сти специально подготовленных образцов - продольных или по­перечных макрошлифов (темплетов) или изломов.  Это позволяет контролировать большую поверхность и получать общее представление о качестве металла и о наличии в нем опре­деленных пороков после различных видов технологического про­цесса изготовления деталей: литья, обработки давлением, сварки, термической и химико-термической обработки.

Макроанализ, как правило, является предварительным этапом исследования структуры металла. Путем исследования макроструктуры металла на темплетах можно опреде­лить: 1) нарушение сплошности металла: усадочную рыхлость, по­ристость, газовые пузыри и раковины, подкорковые пузыри, межкристаллитные трещины; трещины и пустоты в литом металле; трещины, возникшие при обработке давлением и термической обработке, флокены; пороки сварки (в виде непровара, газовых пузырей, пустот); 2) дендритное строение и зону транскристаллизации в литом металле, размер зерна; 3) Химическую неоднородность сплава(ликвацию), вызванную процессом кристаллизации (поэтому макроанализ является обязательным видом металлургического контроля каждой плавки стали), или химико- термической (цементация, азотирование) обработки.

4) определить технологию изготовления заготовки (литье или обработка давлением)

Исследование макроструктуры по излому специальных образцов или им подобных (фрактографическое исследование) позволяет судить о размере зерна, особенностях выплавки и литья, термической обработки (наличие нафталинистого, камневидного излома) а,следовательно, и о некоторых свойствах металла. Вид излома используют в качестве критерия склонности стали к хрупкому разрушению.

Вид излома может выявить такие дефекты как расслоение (шиферность и слоистость), свидетельствующие о плохом металлургическом качестве сплава.

Микроструктура показывает взаимное расположение фаз, их форму и размеры, для её изучения используется приготовленный образец –микрошлиф, одну из плоскостей которого шлифуют, полируют и протравливают в специальном реактиве.

Оптические микроскопы, изображение в которых формируется в отраженном свете, имеют полезное увеличение до 2000 раз и дают возможность различать в строении металла структурные элементы размером не менее 200нм.

Электронные микроскопы имеют две разновидности: просвечивающие (ПЭМ) и растровые (РЭМ). Принцип работы ПЭМ основан на прохождении через фольгу из исследуемого металла потока электронов. Из-за неодинакового рассеивания электронов объектом изображение его проектируется на экране. Большая разрешающая способность и увеличение дают возможность изучать субмикроструктуру материалов, в том числе элементы дислокационной структуры. В растровом электронном микроскопе изображение исследуемого объекта формируется при сканировании поверхности излома с помощью потока первичных электронов. При этом возникают электронные эффекты, которые регистрируются датчиками. РЭМ дают представление о микрорельефе, кристаллографических характеристиках материала, исследуемых образцов. Увеличение и разрешающая способность микроскопов представлена в табл.4.1

 

Т а б л и ц а 4.1

Увеличение и разрешающая способность микроскопов.

Вид микроскопа

Технические характеристики    микроскопа

Объект исследования

Примечание

Увеличение (раз)        Разрешение, нм
Оптические: МЕТАМ ЛВ     ЕС МЕТАМ РВ     50-1500 (визуальное наблюдение) 50-1000 (фотографии) 50-1000 (визуальное наблюдение)   2000 Микрошлиф Максимальная нагрузка на предметный столик 3 кг
Электронные: Просвечивающие (ПЭМ)   Растровые (РЭМ)   РЭМ с автоэмиссионным катодом До 10       10- 100 000     10- 500 000 0,2-0,5     25-30     1,5-5   Фольга или реплика (отпечаток с металлической поверхности) Поверхность излома образца   Размер образцов: До 100-150мм в диаметре и до 10мм в высоту   Возможность элементного микроанализа

 

Рентгеноструктурный анализ (РСА) основан на дифракции рентгеновских лучей рядами атомов в кристаллической решетке, что определяет его применение для изучения кристаллической структуры материала (исследование блочного строения кристаллитов, дислокаций), текстуры металла. Рентгеноспектральный микроанализ (РСМА) используется для определении химического состава микрообластей на специально приготовленных микрошлифах. РСМА позволяет оценить особенности распределения примесей и компонентов в сплавах. Разрешаюшая способность порядка нескольких микрометров, что позволяет изучать ликвационные процессы (дендритную ликвацию).

Дилатометрический метод, основанный на изменении объёма (размеров) образца при фазовых превращениях, позволяет установить начало и конец зтих превращений (например, аустенита в перлит).



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2021-04-05; просмотров: 51; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.227.252.87 (0.065 с.)